Міжнародна група вчених зробила вирішальний крок до створення нового покоління атомних годинників. При використанні європейського рентгенівського лазера XFEL, дослідники створили точніший генератор імпульсів на основі елемента скандій. Це дозволить досягти точності, що дорівнює одній секунді в 300 мільярдів років, що приблизно в тисячу разів точніше, ніж сучасний стандартний атомний годинник на основі цезію. Результати були опубліковані 27 вересня у журналі Nature.

Як працює сучасний атомний годинник?

Сьогоднішній атомний годинник — найточніший годинник у світі. У роботі використовуються електрони атомної оболонки хімічних елементів, як цезій, щоб визначити час. Для цього електрони збуджуються мікрохвилями відомої частоти. Сучасний цезієвий годинник зберігає свою точність в межах однієї секунди за 300 мільйонів років.

Прорив з використанням скандію

За допомогою європейського рентгенівського лазера XFEL вчені змогли порушити перехід у ядрі скандію, що потребує рентгенівських променів з енергією 12,4 кілоелектронвольта. Такий резонанс забезпечує точність 1:10,000,000,000,000. «Точність відповідає одній секунді в 300 мільярдів років», — каже дослідник DESY Ральф Рольсбергер.

Програми та майбутні перспективи

Атомний годинник має безліч застосувань, особливо у сфері точної навігації через супутник. Юрій Швидько з Національної лабораторії Аргонн у США вказує на те, що науковий потенціал резонансу скандію було виявлено понад 30 років тому. Дослідження в цьому напрямку можуть відкрити нові горизонти не тільки для атомного годинника, але і для надвисокоткової спектроскопії.

Проект був реалізований за участю багатьох міжнародних навчальних закладів та наукових центрів, включаючи Національну лабораторію Аргонн у США, Інститут Гельмгольця у Єні, Техаський університет A&M та інших.